Sellüloza efiri kimyəvi modifikasiya yolu ilə təbii sellülozadan xammal kimi hazırlanmış sintetik polimerdir. Sellüloza efiri təbii sellüloza törəməsidir, sellüloza efirinin istehsalı sintetik polimerdən fərqlidir, onun ən əsas materialı sellüloza, təbii polimer birləşmələridir. Təbii sellüloza quruluşunun özünəməxsusluğuna görə, sellülozanın özünün eterləşdirici maddə ilə reaksiyaya girmə qabiliyyəti yoxdur. Lakin şişkinləşdirici maddə ilə müalicədən sonra molekulyar zəncirlər və zəncirlər arasındakı güclü hidrogen rabitələri məhv oldu və hidroksil qrupunun aktivliyi reaksiya qabiliyyəti ilə qələvi sellülozaya buraxıldı və sellüloza efiri eterləşdirici maddənin - OH qrupunun - OR qrupuna reaksiyası yolu ilə əldə edildi.
Sellüloza efirlərinin xüsusiyyətləri əvəzedicilərin növündən, sayından və paylanmasından asılıdır. Sellüloza efirinin təsnifatı da əvəzedicilərin növünə, eterləşmə dərəcəsinə, həllolma qabiliyyətinə və əlaqəli tətbiqlərə əsaslanır. Molekulyar zəncirdəki əvəzedicilərin növünə görə onu tək efir və qarışıq efirə bölmək olar. MC adətən tək efir, HPmc isə qarışıq efir kimi istifadə olunur. Metil sellüloza efiri MC, hidroksil üzərində təbii sellüloza qlükoza vahididir, məhsulun struktur formulu [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X ilə əvəz olunmuş metoksiddir, hidroksipropil metil sellüloza efiri HPmc isə hidroksil üzərində bir vahiddir, metoksidlə əvəz olunmuş məhsulun digər bir hissəsidir. Struktur formulu [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X və hidroksietil metil sellüloza efiri HEmc-dir, geniş istifadə olunur və bazarda satılır.
Həllolma qabiliyyətinə görə ion tipli və qeyri-ion tipli növlərə bölünə bilər. Suda həll olan qeyri-ion sellüloza efiri əsasən iki seriya növ alkil efiri və hidroksil alkil efirindən ibarətdir. İon CMC əsasən sintetik yuyucu vasitə, tekstil, çap, qida və neft emalı sahələrində istifadə olunur. Qeyri-ion MC, HPmc, HEmc və digər sahələrdə əsasən tikinti materialları, lateks örtüklər, tibb, gündəlik kimya və digər aspektlərdə istifadə olunur. Qalınlaşdırıcı maddə, su saxlayan maddə, stabilizator, dispersant, film əmələ gətirən maddə kimi.
Sellüloza efir suyunun saxlanması
Tikinti materialları, xüsusən də quru qarışıq məhlul istehsalında sellüloza efiri əvəzolunmaz rol oynayır, xüsusən də xüsusi məhlulun (modifikasiya olunmuş məhlul) istehsalında əvəzolunmaz bir hissədir.
Suda həll olan sellüloza efirinin məhluldakı mühüm rolu əsasən üç aspektdən ibarətdir: biri əla su saxlama qabiliyyəti, ikincisi məhlulun konsistensiyası və tiksotropiyasının təsiri, üçüncüsü isə sementlə qarşılıqlı təsirdir.
Sellüloza efirinin su saxlanması hidroskopiklik bazasından, məhlulun tərkibindən, məhlul təbəqəsinin qalınlığından, məhlulun suya tələbatından, kondensasiya materialının kondensasiya müddətindən asılıdır. Sellüloza efirinin su saxlanması sellüloza efirinin özünün həllolma qabiliyyətindən və susuzlaşmasından irəli gəlir. Məlumdur ki, sellüloza molekulyar zəncirləri, çox sayda yüksək hidratlı OH qrupu ehtiva etsələr də, yüksək kristal quruluşlarına görə suda həll olmurlar. Təkcə hidroksil qruplarının hidratasiya qabiliyyəti güclü molekullararası hidrogen rabitələrini və van der Waals qüvvələrini ödəmək üçün kifayət deyil. Əvəzedicilər molekulyar zəncirə daxil edildikdə, təkcə əvəzedicilər hidrogen zəncirini məhv etmir, həm də bitişik zəncirlər arasında əvəzedicilərin sıxılması səbəbindən zəncirlərarası hidrogen rabitələri pozulur. Əvəzedicilər nə qədər böyükdürsə, molekullar arasındakı məsafə də bir o qədər böyük olur. Hidrogen rabitəsinin məhv edilməsi effekti, sellüloza qəfəsinin genişlənməsi nə qədər böyükdürsə, məhlul sellüloza efirinə suda həll olur və yüksək özlülüklü məhlul əmələ gəlir. Temperatur artdıqca polimerin hidratasiyası azalır və zəncirlər arasındakı su xaric olur. Susuzlaşdırma effekti kifayət qədər olduqda, molekullar aqreqasiya olunmağa başlayır və gel üçölçülü şəbəkə şəklində qatlanır. Məhlulun su saxlanmasına təsir edən amillərə sellüloza efirinin özlülüyü, dozası, hissəciklərin incəliyi və xidmət temperaturu daxildir.
Sellüloza efirinin özlülüyü nə qədər yüksəkdirsə, su saxlama göstəricisi, polimer məhlulunun özlülüyü bir o qədər yaxşıdır. Polimerin molekulyar çəkisi (polimerləşmə dərəcəsi) də zəncirin molekulyar strukturunun uzunluğu və morfologiyası ilə müəyyən edilir və əvəzedicilərin sayının paylanması özlülük diapazonuna birbaşa təsir göstərir. [eta] = Km alfa
Polimer məhlullarının daxili özlülüyü
M polimer molekulyar çəkisi
α polimer xarakteristik sabiti
K özlülük məhlulu əmsalı
Polimer məhlulunun özlülüyü polimerin molekulyar çəkisindən asılıdır. Sellüloza efir məhlullarının özlülüyü və konsentrasiyası müxtəlif tətbiqlərlə əlaqədardır. Buna görə də, hər bir sellüloza efiri bir çox fərqli özlülük xüsusiyyətlərinə malikdir və özlülüyün tənzimlənməsi əsasən qələvi sellülozanın parçalanması, yəni sellüloza molekulyar zəncirinin qırılması yolu ilə həyata keçirilir.
Hissəcik ölçüsünə gəldikdə, hissəcik nə qədər incə olarsa, su bir o qədər yaxşı saxlanılır. Böyük sellüloza efiri hissəcikləri su ilə təmasda olduqda, səth dərhal əriyir və su molekullarının nüfuz etməyə davam etməsinin qarşısını almaq üçün materialı örtmək üçün bir jel əmələ gətirir, bəzən uzun müddət qarışdırmaq bərabər şəkildə dağıla bilmir və bu da palçıqlı flokulyant məhlul və ya aqlomerat əmələ gətirir. Sellüloza efirinin həllolma qabiliyyəti sellüloza efirini seçmək üçün amillərdən biridir.
Sellüloza efirinin qatılaşması və tiksotropiyası
Sellüloza efirinin ikinci təsiri - qatılaşma aşağıdakılardan asılıdır: sellüloza efirinin polimerləşmə dərəcəsi, məhlul konsentrasiyası, kəsmə sürəti, temperatur və digər şərtlər. Məhlulun jelləşmə xüsusiyyəti alkil sellüloza və onun modifikasiya olunmuş törəmələrinə xasdır. Jelləşmə xüsusiyyətləri əvəzetmə dərəcəsi, məhlul konsentrasiyası və əlavələrlə əlaqədardır. Hidroksil alkil modifikasiya olunmuş törəmələri üçün gel xüsusiyyətləri də hidroksil alkil modifikasiya dərəcəsi ilə əlaqədardır. Aşağı özlülüklü məhlul üçün MC və HPmc konsentrasiyası üçün 10%-15% konsentrasiyalı məhlul, orta özlülüklü MC və HPmc üçün 5%-10% konsentrasiyalı məhlul, yüksək özlülüklü MC və HPmc üçün isə yalnız 2%-3% konsentrasiyalı məhlul hazırlana bilər və adətən sellüloza efirinin özlülüyü də 1%-2% konsentrasiyalı məhlul ilə qiymətləndirilir. Yüksək molekulyar çəkili sellüloza efir qatılaşdırıcısının səmərəliliyi, məhlulun eyni konsentrasiyası, fərqli molekulyar çəkili polimerlərin özlülüyü, özlülüyü və molekulyar çəkisi aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn yüksək orta polimerləşmə dərəcəsidir. Aşağı molekulyar çəkili sellüloza efiri hədəf özlülüyə çatmaq üçün daha çox əlavə etməlidir. Onun özlülüyü kəsmə sürətindən daha az, hədəf özlülüyə çatmaq üçün yüksək özlülük, daha az əlavə etmək lazım olan miqdar, özlülük qatılaşma səmərəliliyindən asılıdır. Buna görə də, müəyyən bir konsistensiyaya nail olmaq üçün müəyyən miqdarda sellüloza efiri (məhlulun konsentrasiyası) və məhlulun özlülüyü təmin edilməlidir. Məhlulun gelləşmə temperaturu məhlulun konsentrasiyasının artması ilə xətti olaraq azalır və müəyyən bir konsentrasiyaya çatdıqdan sonra otaq temperaturunda gelləşmə baş verir. HPmc otaq temperaturunda yüksək gelləşmə konsentrasiyasına malikdir.
Konsistensiya həmçinin hissəcik ölçüsünü və müxtəlif modifikasiya dərəcələrinə malik sellüloza efirlərini seçməklə tənzimlənə bilər. Sözdə modifikasiya, MC-nin skelet strukturuna müəyyən dərəcədə əvəzetmədə hidroksil alkil qrupunun daxil edilməsidir. İki əvəzedicinin nisbi əvəzetmə dəyərlərini, yəni metoksi və hidroksil qruplarının DS və MS nisbi əvəzetmə dəyərlərini dəyişdirməklə. İki növ əvəzedicinin nisbi əvəzetmə dəyərlərini dəyişdirməklə sellüloza efirinin müxtəlif xüsusiyyətləri tələb olunur.
konsistensiya və modifikasiya arasındakı əlaqə. Şəkil 5-də sellüloza efirinin əlavə edilməsi məhlulun su sərfinə təsir göstərir və qatılaşdırma effekti olan su ilə sementin su-bağlayıcı nisbətini dəyişir. Doza nə qədər yüksəkdirsə, su sərfi də bir o qədər çoxdur.
Toz tikinti materiallarında istifadə olunan sellüloza efirləri soyuq suda tez həll olmalı və sistemə lazımi konsistensiyanı təmin etməlidir. Əgər müəyyən bir kəsmə sürəti hələ də flokulyant və kolloiddirsə, bu, keyfiyyətsiz və ya keyfiyyətsiz məhsuldur.
Sement məhlulunun konsistensiyası ilə sellüloza efirinin dozası arasında da yaxşı bir xətti əlaqə mövcuddur, sellüloza efiri havanın özlülüyünü xeyli artıra bilər, doza nə qədər çox olarsa, təsir bir o qədər aydın olur.
Yüksək özlülüyə malik sellüloza efirinin sulu məhlulu yüksək tiksotropiyaya malikdir ki, bu da sellüloza efirinin xüsusiyyətlərindən biridir. Mc tipli polimerlərin sulu məhlulları adətən gel temperaturundan aşağı psevdoplastik, qeyri-tiksotrop axıcılığa malikdir, lakin aşağı kəsmə sürətində Nyuton axıcılığına malikdir. Psevdoplastiklik sellüloza efirinin molekulyar çəkisinin və ya konsentrasiyasının artması ilə artır və əvəzedici növündən və dərəcəsindən asılı deyil. Buna görə də, eyni özlülük dərəcəsinə malik MC, HPmc və ya HEmc olan sellüloza efirləri, konsentrasiya və temperatur sabit qaldığı müddətcə həmişə eyni reoloji xüsusiyyətlərə malikdir. Temperatur artdıqda, struktur gel əmələ gəlir və yüksək tiksotrop axın baş verir. Yüksək konsentrasiyalı və aşağı özlülüyə malik sellüloza efirləri gel temperaturundan aşağıda belə tiksotropiya nümayiş etdirir. Bu xüsusiyyət bina məhlulunun tikintisi üçün axını və axın asma xüsusiyyətini tənzimləmək üçün böyük fayda gətirir. Burada izah edilməlidir ki, sellüloza efirinin özlülüyü nə qədər yüksək olarsa, su saxlama qabiliyyəti bir o qədər yaxşıdır, lakin özlülük nə qədər yüksək olarsa, sellüloza efirinin nisbi molekulyar çəkisi bir o qədər yüksək olar və bu da onun həllolma qabiliyyətinin müvafiq olaraq azalmasına səbəb olar ki, bu da məhlulun konsentrasiyasına və tikinti performansına mənfi təsir göstərir. Özlülük nə qədər yüksək olarsa, məhlulun qatılaşma təsiri bir o qədər aydın olar, lakin bu, tam mütənasib əlaqə deyil. Bəzi aşağı özlülüklər, lakin modifikasiya olunmuş sellüloza efiri yaş məhlulun struktur möhkəmliyini artırmaqda daha əla performansa malikdir və özlülüyün artması ilə sellüloza efirinin su saxlama qabiliyyəti yaxşılaşmışdır.
Yazı vaxtı: 30 Mart 2022